Az MIT kutatói évek óta kísérleteznek folyékonyfém akkumulátorok fejlesztésével, és bár más tudóscsoportoknak is akadtak hasonló próbálkozásaik, Donald Sadoway és kollégái voltak az elsők, akik ténylegesen működőképes rendszerrel álltak elő. Az ilyen akkumulátorok lényege, hogy a pozitív és a negatív elektródát, illetve az elektrolitréteget is folyékony komponensek alkotják, amelyek eltérő sűrűségüknek köszönhetően élesen elkülönülnek egymástól. Sadoway és társai olyan folyadékokat igyekeztek találni ehhez, amelyek optimális elektromos tulajdonságaik mellett könnyen hozzáférhetők és olcsók is, így belőlük kis költségen gyárthatók le az akkumulátorok.
A kutatócsoport két évvel ezelőtt mutatta be magnéziumból (negatív elektróda), magnézium-kloridot tartalmazó sóoldatból (elektrolit) és antimonból (pozitív elektróda) álló rendszerét, amely 700 °C-on üzemelt. A szakértők azóta is folytatták a fejlesztést, és rájöttek, hogy ha magnézium helyett ólommal dolgoznak, alacsonyabb hőfokon működő akkumulátorhoz juthatnak. A nemrégiben bemutatott legújabb változatban a negatív elektróda folyékony lítiumból, az elektrolit lítiumsók oldatából, a pozitív elektróda pedig antimon és ólom ötvözetéből áll. A folyadékok egy közös térben kapnak helyet, és eltérő sűrűségüknek köszönhetően rendeződnek a működéshez szükséges rétegekbe.
Az akkumulátor úgy adja le az általa tárolt energiát, hogy a negatív oldal lítium atomjai leadnak egy-egy elektront, a keletkező ion pedig átvándorol a pozitív elektródához, ötvözetet alkotva azzal. Feltöltéskor aztán a lítium ismét kiválik az ötvözetből, és visszavándorol a negatív elektródához. Az akkumulátor előző verzióját azért kellett 700 °C-on üzemeltetni, mert az energia leadásakor a pozitív elektródában képződő magnézium-antimon ötvözetnek nagyon magas volt az olvadáspontja. A magas hőmérséklet fenntartása azonban egyrészt sok energiát emésztett el, másrészt erősen korrodálta a rendszer belső elemeit.
Az új változat ehhez képest jelentősen alacsonyabb hőmérsékleten, 450 °C-on működik. A tartóssági tesztek során is kiválóan vizsgázott: 1800 órányi működés után sem mutatta jelét a korróziónak, és 450 töltési ciklust követően is 94 százalékos kapacitással működött. Sadoway számításai szerint a jelenlegi konstrukció még akkor is képes lenne megőrizni eredeti kapacitása 85 százalékát, ha egy évtizeden keresztül minden nap lemerülne és feltöltődne. „Jelenleg nincs olyan akkumulátor a piacon, amely képes lenne megközelíteni ezt a teljesítményt” – mondja a szakértő.
A folyékonyfém akkumulátorok nagy méretekben egyelőre meglehetősen drágák lennének. Sadoway és kollégái számításai szerint kilowattóránként 500 dollár körüli lenne az áruk, ami nagyjából ötszöröse annak, ami mellett már elképzelhető lehetne elterjedésük moved here. Az ilyen rendszereknek ugyanakkor számos előnyük van a hagyományos akkuváltozatokhoz képest, hiszen sokkal tartósabbak (a folyékony elektródák nem mennek tönkre), és mivel nincsenek bennük mozgóalkatrészek, nem nagyon tudnak elromlani. Üzemi hőmérsékletük ugyanakkor továbbra is meglehetősen magas, ami összességében hatásfok rovására megy, így a szakértők jelenleg azon dolgoznak, hogyan tudnák még alacsonyabbra szorítani a hőmérsékletet, és tovább nyújtani az élettartamot.
ipon.hu